金属经过冷加工塑性变形后，因其内部晶界破碎是晶核产生的地点，以靠破碎晶界产生晶核，晶格畸变产生滑移面碎片，在常温时变到原来形状是产生晶核的地点，所以存在内应力，因而是不稳定的，它有恢复到原来稳定状态的自发趋向。
但在室温下，原子的活动能力很弱，性能恢复过程很难进行。将冷变形的金属进行加热，使原子的活动力增强，促使晶核长大形成晶粒，使其发生组织与性能的变化，这种变化过程有如下三个阶段：
1、回复阶段
当加热温度不高时（低于Z低再结晶温度）原子活动能力尚低，虽然有微小运动，但不能引起组织的明显变化。
由于原子已能做短距离的运动，使晶格畸变程度大为减轻，从而使内应力大大下降。但金属组织无明显变化，所以机械性能变化不大，这个阶段称为回复阶段，也称去内应力退火。
2、再结晶
冷变形金属加热至较高温度时，由于原子活动能力增强，形成一些晶格方位与变形晶粒不同，内部缺陷较少的等轴（各方向直径大致相同）小晶粒。
这些小晶粒不断向周围的变形组织中扩展长大，直到金属的冷变形组织全部消失为止，重新变形为等轴结晶，同时消减其应力，这个过程称为金属的再结晶。
冷变形金属经过再结晶，将由于冷变形而产生的晶格畸变等缺陷及内应力完全消除，因而强度、硬度下降，导电率增加，塑性和韧性大大提高，冷加工硬化状态完全得以消除。
3、聚集再结晶
冷变形金属在刚完成再结晶过程时，一般都能获得细小而均匀的新的等轴晶粒。随着加热度过分提高，或者保温时间过分延长，再结晶后的晶粒还要互相吞并而长大，使晶粒变粗，机械性能也相应恶化，这个过程称为聚集再结晶。
这种粗晶粒金属的机械性能也相应变坏。所以过高的加热温度或过长的保温时间均能引起金属“过烧”或“过热”。导致强度，特别是塑性和冲击韧性降低，引起脆断。
